Buracos negros como os conhecemos podem não existir
Se você mergulhasse em um buraco negro, provavelmente encontraria uma singularidade, ou um ponto infinitamente pequeno e denso, no centro. Ou é isso que os físicos sempre pensaram.
Mas agora dois cientistas sugerem que alguns buracos negros podem não ser buracos negros. Em vez disso, eles podem ser objetos estranhos, cheios de energia escura – a força misteriosa que se pensa estar empurrando os limites do universo, fazendo com que ele se expanda a um ritmo cada vez maior.
“Se o que pensávamos eram buracos negros na verdade são objetos sem singularidades, a expansão acelerada do nosso universo é uma consequência natural da teoria da relatividade geral de Einstein”, disse Kevin Croker, astrofísico da Universidade do Havaí em Mānoa.
Croker e um colega descrevem essa idéia em um novo estudo, publicado on-line em 28 de agosto no Astrophysical Journal.
Se estiverem certos, e a singularidade no centro de um buraco negro pode ser substituída por uma energia estranha que separa tudo, que pode revolucionar a maneira como pensamos sobre esses objetos densos.
A dupla não queria descobrir o que havia dentro de um buraco negro
Croker e Joel Weiner, professor emérito de matemática na mesma universidade, estavam analisando as equações de Friedmann, que são simplificadas pela teoria da relatividade geral de Einstein.
(A relatividade descreve como a massa e a energia distorcem o espaço-tempo.) Os físicos usam as equações de Friedmann para descrever a expansão do universo, em parte porque a matemática é mais simples do que no corpo de equações de Einstein que descreve a relatividade.
A equipe descobriu que, para escrever corretamente as equações de Friedmann, regiões ultradensas e isoladas do espaço, como estrelas de nêutrons e buracos negros, precisavam ser tratadas da mesma maneira matemática que todas as outras áreas.
Anteriormente, os cosmólogos acreditavam que era razoável ignorar os detalhes internos das regiões ultradensas e isoladas, como o interior de um buraco negro.
“Mostramos que há apenas uma maneira de [construir essas equações] corretamente”, disse Croker à Live Science. “E se você fizer dessa maneira, que é a maneira correta de fazer, encontrará algumas coisas interessantes.”
Os novos resultados sugerem que toda a energia escura necessária para a expansão acelerada do universo poderia estar contida nessas alternativas aos buracos negros.
Os pesquisadores descobriram isso na matemática, depois de terem corrigido a maneira de escrever as equações de Friedmann.
E, em um artigo de acompanhamento enviado ao The Astrophysical Journal e publicado no dia 7 de setembro na revista de pré-impressão arXiv, eles mostraram que essas alternativas aos buracos negros, chamadas Objetos Genéricos de Energia Escura (GEODEs), também poderiam ajudar a explicar peculiaridades em gravitacionais. observações de ondas de 2016.
A matemática das equações de Friedmann mostrou que, com o tempo, esses objetos ultradensos ganham peso simplesmente devido à expansão do universo, mesmo quando não há material próximo para consumir.
Assim como a luz que viaja pelo espaço em expansão perde energia – um efeito conhecido como desvio para o vermelho – a matéria também perde peso à medida que o espaço se expande.
O efeito é geralmente tão pequeno que não pode ser visto
Mas em material ultradenso com pressões muito fortes no interior, conhecido como material relativístico, o efeito se torna perceptível.
A energia escura é muito relativística, e sua pressão age de maneira oposta à matéria e à luz normais – de modo que objetos feitos dela (como esses GEODEs hipotéticos) ganham peso ao longo do tempo.
“A luz é meio que uma coisa estranha. Comporta-se contra-intuitivamente, de várias maneiras”, disse Croker. “As pessoas não esperavam que esse comportamento também pudesse ser exibido em outros objetos. Mas mostramos, sim, você pode vê-lo em outro objeto”, ou seja, dentro dos GEODEs.
Os GEODEs foram propostos pela primeira vez como uma idéia na década de 1960, mas a matemática que os sustentava só foi elaborada recentemente.
Mas esses objetos estranhos também podem fornecer uma explicação simples para grandes fusões observadas de buracos negros.
Em 2016, membros da colaboração Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro a Laser (LIGO) -Virgo anunciaram que tinham as primeiras observações de uma fusão de buracos negros, mas as massas calculadas dos supostos buracos negros eram inesperadas – os cientistas esperavam que as massas fossem muito mais alto ou mais baixo.
Mas os GEODEs, ao contrário dos buracos negros tradicionais, ganham peso ao longo do tempo. Se dois GEODEs que se formaram no universo mais jovem eventualmente colidissem, quando eles colidissem, eles teriam crescido maior do que os buracos negros típicos.
Nesse ponto, as massas dos GEODEs corresponderiam às massas vistas na colisão observada pelo LIGO-Virgo. Em vez de ter que conceber uma situação altamente específica que levou à fusão, os GEODEs poderiam fornecer uma solução mais simples para explicar as observações.
Nem todos os cientistas estão convencidos, no entanto
A nova descrição desses objetos é “contra-intuitiva e difícil de digerir”, disse Vitor Cardoso, professor de física do Instituto Superior Técnico em Lisboa, Portugal, que não estava envolvido no estudo, por e-mail à Live Science.
Mas ele acrescentou: “Gosto da ideia de encontrar alternativas aos buracos negros – isso nos força a fortalecer o paradigma do buraco negro. Além disso, às vezes é difícil encontrar coisas se não as procurarmos”.